防腐蝕技術己成為工農業生產和國防工業發展中保證安全生產、提高經濟效益不可缺少的組成部分。為保證設備的安全連續運行和生產過程的自動化,必須對設備及裝置提供整套的防治腐蝕措施,加強石油化工設備的防腐蝕管理。目前石化裝置防腐蝕措施主要有:合理選材及開發耐腐蝕材料、表面防腐蝕技術、緩蝕技術、電化學保護等,以下就主要介紹一下這幾類的防腐蝕方法。
1.合理選材及開發耐腐蝕材料
材料在使用環境中的腐蝕,將關系到設備和裝置的可靠性以及使用壽命,因此,合理選材十分重要。合理選材包括合理選用各類金屬材料和各類非金屬材料。選材時應考慮如下幾點:材料的力學性能、材料在各種介質環境中的耐腐蝕性能,還應綜合考慮加工工藝性能和經濟性。
耐蝕材料主要分為金屬材料、高分子材料、無機非金屬材料。 金屬及合金材料是結構材料中的主體,其中鋼鐵占據主要地位,但是,鋼鐵的耐蝕性能具有局限性。具有高性能的合金及有色金屬材料的開發和應用發展迅速,在一定程度上解決了局部腐蝕及特殊環境下的腐蝕問題。如含鉬高的耐蝕合金,雙相不銹鋼,高純鐵素體不銹鋼,鎳基合金,低合金鋼,鈦及鈦合。耐蝕非金屬材料目前國內外耐蝕非金屬材料在化工生產中應用非常廣泛。非金屬材料具有優良的耐蝕性能,而機械性能可以通過增強等途徑來彌補,在某些領域已有發展為取代鋼材的趨勢。現在正在開發的如:耐蝕塑料,玻璃鋼,石墨,搪玻璃,工程陶瓷。
2.表面防腐蝕技術
在現有的防腐蝕手段中,表面耐蝕涂層和金屬表面技術的費用占所有防腐蝕費用的87%左右。采取正確的表面防蝕技術是提高設備使用壽命、減少維修費用以及提高設備管理水平必不可少的途徑。同時,采用表面防蝕技術,大大提高了整體材料的耐蝕性能。在化工和石油化工中常用的表面防蝕技術包括涂、襯、鍍、滲以及近年發展起來的各種高技術,其中以涂層及襯里應用最廣泛。
涂層主要有:非金屬涂層(包括涂料、塑料、橡膠、石墨、陶瓷、氧化層、磷化等)及金屬涂層(金屬襯里、電鍍、噴涂、化學熱處理等)。
磷化作為涂裝的一個重要前處理過程,已有多年的應用。近十多年來,堿金屬三元系低溫或常溫磷化使磷化技術產生質的進步;襯里技術利用強度高的材料(如碳鋼、玻璃鋼、鑄鐵等)作結構材料,用耐蝕性能優異的材料作襯里層,襯里技術常用于化工設備、管道等;電鍍、化學鍍在化工防腐蝕應用中,電鍍主要有鍍鉻、鍍鋅和鍍鎳。化學鍍是采用金屬鹽和還原劑在同一溶液中進行自催化氧化還原反應,在固體表面沉積出金屬鍍層的成膜技術;噴涂是利用火焰、等離子、電弧噴涂,在材料和產品上獲得金屬、合金、無機、有機耐蝕耐磨表面層的一種工藝技術;化學熱處理特別是滲鋁、滲鉻,近十多年在化工機械防腐蝕上已有大量應用,如硫磺流冷凝器換熱管管束就采用滲鋁技術。
3.緩蝕技術
緩蝕劑是一種在很低濃度下,能使金屬在腐蝕性介質中的腐蝕速度大大降低的物質。這種物質可以是一種化合物或幾種化合物組成的復合物質。在化工行業中,緩蝕劑主要用于防止工業冷卻水系統的腐蝕和化工設備、管道及鍋爐等的化學清洗(酸洗)時的腐蝕,也有少量用于生產過程中的工藝性防腐。
4.電化學保護
電化學保護是指利用外部電流使金屬(包括合金)腐蝕電位發生改變以降低其腐蝕速率的防腐蝕技術。電化學保護可分為陰極保護和陽極保護。電化學保護技術在化工防腐蝕領域中已引起廣泛的重視和應用,是一種有效的、既經濟又實用的防腐蝕手段。
陰極保護是在金屬表面上通入足夠的陰極電流,使金屬電位變負,并使金屬溶解速度減小。被保護設備的結構形狀一般不宜太復雜,結構復雜的設備在靠近輔助陽極部位電流密度大,遠離輔助陽極部位電流密度小,得不到足夠的保護電流。甚至不起保護作用,產生所謂“遮蔽現象”。陰極保護主要用在水和土壤中的金屬結構上,但一般必須用于設備結構簡單、介質腐蝕性不太強的環境中。陰極保護除可防止一般的均勻腐蝕外,還可以防止一些材料的點蝕、晶間腐蝕、沖擊腐蝕、選擇性腐蝕等。
陽極保護是將被保護的金屬構件與外加直流電源的正極相連,在電解質溶液中使金屬構件陽極極化至一定電位,使其建立并維持穩定的鈍態,從而陽極溶解受到抑制,腐蝕速度顯著降低,使設備得到保護。對于沒有飩化特征的金屬,不能采用陽極保護。主要應用在:1.硫酸生產中的結構物,如碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發生器等。2.氨水及銨鹽溶液中結構物,碳化塔、氨水儲槽等。
在強氧化性介質中先考慮采用陽極保護;在既可采用陽極保護,也可采用陰極保護,并且二者保護效果相差不多的情況下,則應優先考慮采用陰極保護;如果氫脆不能忽略,則要采用陽極保護。